Science Advances遗传信息从父亲传递给后代的机制

科学家们已经确定了一种机制的关键部分，这种机制在遗传信息从父亲传给后代之前就对其进行了注释。这一发现为基因组印记研究提供了新的线索。基因组印记是一种基本的生物学过程，来自父母一方的基因被关闭，而来自父母另一方的基因则保持活跃。印记错误与许多疾病有关，比如罕见的西尔弗-罗素综合征以及某些癌症和糖尿病。

　　

我们的遗传信息被编码在DNA中，DNA是一种长而卷曲的分子，紧密地排列在一起，形成23对染色体，其中一半来自父亲，一半来自母亲。精子和卵子只包含23条染色体——这是生命所需遗传物质的一半。在受精过程中，他们各自贡献出自己的一半，产生一个具有全套23对染色体的受精卵。

但并非DNA中的所有指令都需要在同一时间或同一位置。这就是表观遗传学发挥作用的地方。表观遗传机制用一种叫做甲基的特殊化学标签来注释DNA，甲基可以告诉某些基因什么时候活跃，什么时候沉默——所有这些都不会改变DNA本身的序列。

当甲基在精子或卵子形成过程中被添加到某些基因时，就会发生印记。反过来，这对于确定该基因的亲本拷贝在后代中表达是很重要的。

今天发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上的这一发现，为基因组印记(基因组印记是一种基本的生物学过程，来自父母一方的基因被关闭，而来自父母另一方的基因保持活跃)提供了新的视角。印记错误与许多疾病有关，比如罕见的西尔弗-罗素综合征以及某些癌症和糖尿病。

“适当的印记对终身健康至关重要，但尽管它很重要，我们仍然缺乏对调节这一重要过程的因素的充分了解，”VAI副教授Piroska Szabó博士说，他是该研究的通讯作者。“我们的研究结果揭示了一种控制印记建立的RNA机制，并阐明了为什么父亲和母亲之间的印记不同。”

为了更好地理解控制印记的过程，Szabó和同事们专注于DNA中调控Igf2基因的印记控制区。IGF2在胎儿生长中起关键作用，仅在遗传自父亲的染色体中活跃。人类IGF2控制区甲基化过少可导致银罗素综合征，其特征是生长减缓和代谢性疾病风险增加。

Szabó说:“如果来自父亲的IGF2的印记控制区没有甲基化，就会导致疾病。”

利用遗传模型和深入的基因测序，研究小组发现，父系遗传DNA中Igf2控制区的甲基化是由男性生殖系中一种基于RNA的潜在过程控制的。

Szabó说:“我们早些时候发现，在男性生殖细胞中，RNA类似地通过其他父亲标记的印迹域，这表明同样的过程通常适用于父亲的印迹。这些结果表明了一个更广泛适用的过程，这是令人兴奋的，需要在随后的研究中得到证实。”

Establishment of paternal methylation imprint at the            H19/Igf2            imprinting control region. Science Advances, 2023; 9 (36)